BMW Z4 M Roadster to przede wszystkim doskonałe osiągi uzyskane dzięki sześciocylindrowemu silnikowi rzędowemu o pojemności 3,2 l i mocy 343 KM. Jednostka ta pięciokrotnie była wybierana silnikiem roku w swojej kategorii. 106 KM uzyskanych z litra pojemności pozwala na przyspieszenie od 0 do 100 km/h, a także od 80 do 120 km/h (na IV biegu) w 5,0 sekundy, maksymalna prędkość jest ograniczona elektronicznie do 250 km/h. Silnik ten jest typową jednostką sportową, która lubi wysokie obroty. Maksymalna moc uzyskiwana jest przy 7.900 obr/min, maksymalny moment 365 Nm przy 4.900 obr/min,a maksymalna prędkość obrotowa wynosi 8.000 obr/min. Do przeniesienia napędu służy 6-biegowa manualna skrzynia biegów. BMW Z4 M posiada także, znaną z BMW M3, adaptacyjną blokadę mechanizmu różnicowego, która zwiększa stabilność jazdy oraz zapewnia optymalną trakcję, zwłaszcza podczas wychodzenia z zakrętów.
Już z wyglądu można rozpoznać wyczynowy charakter BMW Z4 M. Od zwykłego Z4 odróżniają go m.in. potężne wloty powietrza, pas przedni, obniżona atrapa chłodnicy i dwie charakterystyczne linie na masce. Również tył auta ma typowy dla serii M kształt z czterema rurami wydechowymi i poziomym dyfuzorem.
Wnętrze ma sportowy, ale i dość elegancki styl. Typowa jest kolorystyka zegarów, z czarnym cyferblatem, białymi cyframi i czerwonymi wskazówkami. Również typowe jest wskazanie zakresu obrotów na obrotomierzu: żółte pole ostrzegawcze i czerwone krytyczne.
Niewielkim zmianom stylistycznym poddany został także BMW Z4. Linię przodu pociągnięto bardziej ku nawierzchni, zaprojektowano nowe reflektory przeciwmgielne oraz charakterystyczne reflektory. Tył auta czyni go wizualnie szerszym, niższym i masywniejszym. We wnętrzu użyto lepszych jakościowo materiałów oraz nowych kolorów.
Nowością będzie gama sześciocylindrowych silników o pojemności 2,5 i 3,0 litra. Najmocniejsza trzylitrowa jednostka osiąga moc 265 KM i maksymalny moment obrotowy 315 Nm. BMW Z4 3,0si przyspiesza ze startu do "setki" w 5,7 sek., a prędkość maksymalna jest również ograniczona elektronicznie przy 250 km/h.
Do napędu roadstera Z4 mogą zostać także wybrane dwie wersje 2,5-litrowego silnika. 218-konna wersja 2,5si należy do najmocniejszych wśród konkurencji. Jej maksymalny moment wynosi 250 Nm, przyspieszenie do 100 km/h 6,5 sek., zaś prędkość maksymalna 240 km/h. Słabsza wersja silnika 2,5i zastępuje dotychczasową jednostkę 2,2i. Większa pojemność skutkuje wyższą mocą (177 KM) i wyższym momentem obrotowym (230 Nm). Przyspieszenie do 100 km/h zajmuje 7,1 sekundy, a prędkość maksymalna wynosi 229 km/h.
Paletę silników sześciocylindrowych uzupełnia dwulitrowa jednostka czterocylindrowa 2,0i o mocy 150 KM i maksymalnym momencie 200 Nm. W tym przypadku przyspieszenie do 100 km/h trwa 8,2 sekundy, a prędkość maksymalna wynosi 220 km/h.
Wszystkie jednostki współpracują z sześciobiegową skrzynią manualną. W przypadku wersji Z4 Roadster 3,0i lub 2,5si możliwy jest wybór skrzyni automatycznej (Sport Automatic) z dźwigienkami zmiany biegów przy kierownicy.